2018高考物理大一轮复习领航课件第三章运动定律3节

主干回顾夯基固源考点透析

题组冲关课时规范训练第3节 牛顿运动定律的综合应用1．超重和失重(1)视重当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数

称为视重．(2)超重、失重和完全失重的比较超重失重完全失重概念物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)

等于零的现象产生条件物体的加速度方向竖直向上物体的加速度方向竖直向下物体的加速度方向竖直向下，大小

a＝g

运动状态

加速

上升或

减速下降

加速

下降或

减速上升以a＝g

加速下降或减速

上升原理方程F－mg＝maF＝

m(g＋a)mg－F＝maF＝

m(g－a)mg－F＝maF＝02.整体法和隔离法整体法当连接体内(即系统内)各物体的

加速度相同时，可以把系统内的所有物体看成

一个整体，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对

整体

列方程求解的方法．隔离法当求系统内物体间

相互作用的内力时，常把某个物体从系统中

隔离出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对

隔离出来的物体列方程求解的方法．(3)外力和内力如果以物体系统为研究对象，受到系统之外的物体的作用力，这些力是该系统受到的

外力，而系统内各物体间的相互作用力为内力

．应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力；如果把某物体隔离出来作为研究对象，则内力将转换为隔离体的外力．[自我诊断]1．判断正误超重就是物体的重力变大的现象．(×)减速上升的升降机内的物体，物体对地板的压力大于重力．(×)加速上升的物体处于超重状态．(

√

)加速度大小等于g

的物体处于完全失重状态．(×)物体处于超重或失重状态，完全由物体加速度的方向决定，与速度方向无关．(

√

)整体法和隔离法是指选取研究对象的方法．(

×

)(7)求解物体间的相互作用力应采用隔离法．(

√

)在上升和下降过程中A

对B

的压力都一定为零上升过程中A

对B

的压力大于物体A

受到的重力下降过程中A

对B

的压力大于物体A

受到的重力在上升和下降过程中A

对B

的压力都等于物体A

受到的重力解析：选A.把容器B竖直上抛，物体处于完全失重状态，在上升和下降过程中A

对B

的压力都一定为零，选项A

正确．3．(2017·安徽蚌埠模拟)如图所示，A、B

两物体之间用轻质弹簧连接，用水平恒力F

拉A，使A、B

一起沿光滑水平面做匀加速直线运动，这时弹簧长度为L1；若将A、B

置于粗糙水平面上，用相同的水平恒力F拉A，使A、B一起做匀加速直线运动，此时弹簧长度为L2.若A、B

与粗糙水平面之间的动摩擦因数相同，则下列关系式正确的是(A．L2＝L1B．L2＜L1C．L2＞L1)D．由于A、B

质量关系未知，故无法确定L1、L2

的大小关系解析：选A.水平面光滑时，用水平恒力F

拉A

时，由牛顿第二定律得，对整体有F＝(mA＋mB)a，对B

有F1＝mBa＝mBFmA＋mB；水平面粗糙时，对整体有F－μ(mA＋mB)g＝(mA＋mB)a，对B

有F2－μmBg＝mBa，解以上两式得F2＝mBFmA＋mB1

2，可知F

＝F

，故L1＝L2，故A

正确．4．从地面以一定的速度竖直向上抛出一小球，小球到达最高点的时刻为t1，下落到抛出点的时刻为t2.若空气阻力的大小恒定，则在下图中能正确表示被抛出物体的速率

v

随时间

t

的变化关系的图线是(

)解析：选C.小球在上升过程中做匀减速直线运动，其加速度1为a

＝mg＋Ffm2，下降过程中做匀加速直线运动，其加速度为a

＝mg－Ffm，即a1>a2，且所分析的是速率与时间的关系，故C

正确．考点一

超重和失重问题不论超重、失重或完全失重，物体的重力都不变，只是“视重”改变．在完全失重的状态下，一切由重力产生的物理现象都会完全消失．3．尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态．4．尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要物体的一部分具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状态．解析：选D.物体是否超重或失重取决于加速度方向，当加速度向上时物体处于超重状态，当加速度向下时物体处于失重状态，当加速度向下且大小等于重力加速度时物体处于完全失重状态．电梯正在减速上升，加速度向下，乘客失重，选项A

错误；列车加速时加速度水平向前，乘客既不超重也不失重，选项B

错误；荡秋千到最低位置时加速度向上，人处于超重状态，选项C错误；飞船绕地球做匀速圆周运动时，其加速度等于飞船所在位置的重力加速度，宇航员处于完全失重状态，选项D

正确．解析：选AD.人受重力mg

和支持力FN

的作用，由牛顿第二定律得FN－mg＝ma.由牛顿第三定律得人对地板的压力FN′＝FN＝mg＋ma.当t＝2

s

时a

有最大值，FN′最大；当t＝8.5

s

时，a

有最小值，FN′最小，选项A、D

正确．地球对人的吸引力和人对地球的吸引力大小相等人受到的重力和人受到气流的力是一对作用力与反作用力人受到的重力大小等于气流对人的作用力大小

D．人被向上“托起”时处于失重状态解析：选A.地球对人的吸引力和人对地球的吸引力为作用力和反作用力，故大小相等，A项正确；人受到气流的力和人对气流的力是作用力和反作用力，B项错误；人被加速向上托起，则人受到气流的力大于人受到的重力，C项错误；人有向上的加速度，故人被向上“托起”时处于超重状态，D

项错误．考点二

连接体问题处理连接体问题常用的方法为整体法和隔离法．涉及隔离法与整体法的具体问题类型

(1)涉及滑轮的问题若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法．例如，如图所示，绳跨过定滑轮连接的两物体虽然加速度大小相同，但方向不同，故采用隔离法．水平面上的连接体问题①这类问题一般多是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度．解题时，一般采用先整体、后隔离的方法．②建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度．斜面体与上面物体组成的连接体的问题当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析．3．解题思路分析所研究的问题适合应用整体法还是隔离法．①处理连接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使用，一般的思路是先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力；②对于加速度大小相同，方向不同的连接体，应采用隔离法进行分析．对整体或隔离体进行受力分析，应用牛顿第二定律确定整体或隔离体的加速度．结合运动学方程解答所求解的未知物理量．[典例

1]

如图所示，物块

A

和

B

的质量分别为

4m

和

m，开始A、B

均静止，细绳拉直，在竖直向上拉力F＝6mg

作用下，动滑轮竖直向上加速运动．已知动滑轮质量忽略不计，动滑轮半径很小，不考虑绳与滑轮之间的摩擦，细绳足够长，在滑轮向上运动过程中，物块

A

和

B

的加速度分别为(

)A2B

A

BA．a

＝1

，a

＝5g

B．a

＝a

＝1g

5gA

BC．a

＝1

，a

＝3g4gD．aA＝0，aB＝2g解析

对滑轮由牛顿第二定律得

F－2FT＝m′a，又滑轮质量m′忽略不计，故m′＝0，所以FT＝2＝F

6mg2＝3mg，对A

由T于

F

＜4mg，故

A

静止，A

Ba

＝0，对

B

有

a

＝T＝F

－mg

3mg－mgm

m＝2g，故D

正确．答案

D解析：选

BD.对于

A、B

整体由牛顿第二定律得

F－(mA＋mB)gsin

θ＝(mA＋mB)a，对于

B

由牛顿第二定律得

FT－mBgsin

θ＝mBa，解以上两式得FT＝mBmA＋mBF，选项B、D

正确．2.如图所示，质量为M、中空为半球形的光滑凹槽放置于光滑水平地面上，光滑槽内有一质量为m

的小铁球，现用一水平向右的推力F

推动凹槽，小铁球与光滑凹槽相对静止时，凹槽圆心和小铁球的连线与竖直方向成α

角，则下列说法正确的是()A．小铁球受到的合外力方向水平向左B．凹槽对小铁球的支持力为mgsin

αC．系统的加速度为a＝gtan

αD．推力F＝Mgtan

α解析：选C.根据小铁球与光滑凹槽相对静止的状态可知，系统有向右的加速度，小铁球受到的合外力方向水平向右，凹槽对小铁球的支持力为

mg

，A、B

错误．小球所受合外力为

mgtan

α，cos

α加速度a＝gtan

α，推力F＝(m＋M)·gtan

α，C

正确，D

错误．考点三

动力学中的图象问题常见的图象有v－t

图象，a－t

图象，F－t

图象，F－a

图象等．图象间的联系加速度是联系v－t

图象与F－t

图象的桥梁．3．图象的应用已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况．已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图线，要求分析物体的受力情况．通过图象对物体的受力与运动情况进行分析．4．解答图象问题的策略弄清图象坐标轴、斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义．应用物理规律列出与图象对应的函数方程式，进而明确“图象与公式”、“图象与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断．解析：选ACD.由题图(b)可以求出物块上升过程中的加速度为

a

v0

v11＝

t1

，下降过程中的加速度为a2＝

t1

.物块在上升和下降过程中，由牛顿第二定律得mgsin

θ＋f＝ma1，mgsin

θ－f＝ma2，由以上各式可求得

sin

θ＝

2t1g

，滑动摩擦力

f＝v0＋v1

m(v0－v1)2t1，而f＝μFN＝μmgcos

θ，由以上分析可知，选项A、C

正确．由v－t

图象中横轴上方的面积可求出物块沿斜面上滑的最大距离，可以求出物块沿斜面向上滑行的最大高度，选项D

正确．2．(2017·河南郑州第一次质量预测)甲、乙两球质量分别为

m1、m2，从同一地点(足够高)同时由静止释放．两球下落过程中所受空气阻力大小f

仅与球的速率v

成正比，与球的质量无关，即f＝kv(k为正的常量)．两球的v－t

图象如图所示．落地前，经时间t0两球的速度都已达到各自的稳定值v1、v2.则下列判断正确的是()释放瞬间甲球加速度较大m1＝v2m2

v1甲球质量大于乙球质量

D．t0

时间内两球下落的高度相等解析：选C.释放瞬间v＝0，因此空气阻力f＝0，两球均只受重力，加速度均为重力加速度g，故A

错误；两球先做加速度减小的加速运动，最后都做匀速运动，稳定时kv＝mg，因此最大速m度与其质量成正比，即

v

∝m，m1v1m2

v21＝ ，B

错误；由图象知v

＞v2，因此m1＞m2，C

正确；图象与时间轴围成的面积表示物体通过的位移，由图可知，t0时间内两球下落的高度不相等，故D

错误．t＝4.5

s

时，电梯处于失重状态5～55

s

时间内，绳索拉力最小t＝59.5

s

时，电梯处于超重状态t＝60

s

时，电梯速度恰好为零解析：选D.利用a­t

图象可判断：t＝4.5

s

时，电梯有向上的加速度，电梯处于超重状态，则A

错误；0～5

s

时间内，电梯处于超重状态，拉力＞重力，5

s～55

s

时间内，电梯处于匀速上升过程，拉力＝重力，55

s～60

s

时间内，电梯处于失重状态，拉力＜重力，综上所述，B、C

错误；因a­t

图线与t

轴所围的“面积”代表速度改变量，而图中横轴上方的“面积”与横轴下方的“面积”相等，则电梯的速度在t＝60s

时为零，D

正确．考点四

动力学中的临界、极值问题1．临界或极值条件的标志有些题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼，明显表明题述的过程存在着临界点．若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往就对应临界状态．若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点．若题目要求“最终加速度”、“稳定加速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度．2．解决动力学临界、极值问题的常用方法极限分析法、假设分析法和数学极值法．考向1：极限分析法把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，以达到正确解决问题的目的．[典例2]

如图所示，一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后，两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A

和B.若滑轮有一定大小，质量为m且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与轴之间的摩擦．设细绳对A

和B

的拉力大小分别为FT1

和FT2，已知下列四个关于

FT1

的表达式中有一个是正确的．请你根据所学的物理知识，通过一定的分析，判断正确的表达式是()A．FT1＝

(m＋2m2)m1gm＋2(m1＋m2)B．FT1＝

(m＋2m1)m2gm＋4(m1＋m2

)C．FT1＝

(m＋4m2)m1gm＋2(m1＋m2)D．FT1＝

(m＋4m1)m2gm＋4(m1＋m2)解析

由于滑轮转动时与绳之间无相对滑动，所以滑轮转动时，可假设两物体的加速度大小均为

a，对

A，若

FT1－m1g＝m1a，则对2

T2

2B

应有

m

g－F

＝m

a；上面两式分别解出加速度的表达式为a＝FT1m1F

FT1

T2－g

和

a＝g－FT2，所以有

＋m2

m1

m2＝2g，即有m

F2

T11

T2＋m

F

＝1

2

T1m＋y(m1＋m2)2m

m

g，根据题目所给选项可设

F

＝

(m＋xm2)m1g

，则根据

A、B地位对等关系应有Fm＋y(m2＋m1)＝

(m＋xm1)m2g

，将FT2

T1、F

的值代入

m

FT2

2

T1＋m1FT2＝2m1m2g，可解得x＝2y.由此可判断A

错误、C

正确．若将T1F

设为1

2(m＋xm

)m

gm＋y(m1＋m2)2

T1

1

T2

1

2，则结合

m

F

＋m

F

＝2m

m

g

可看出

A、B

的地位关系不再具有对等性，等式不可能成立，B、D

错误．答案

C考向2：假设分析法临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题．[典例3]如图所示，物体A

叠放在物体B

上，B

置于光滑水平面上，A、B

质量分别为mA＝6kg、mB＝2

kg，A、B

之间的动摩擦因数μ＝0.2，开始时F＝10

N，此后逐渐增加，在增大到45

N的过程中，则()A．当拉力F＜12

N

时，物体均保持静止状态

B．两物体开始没有相对运动，当拉力超过

12N

时，开始相对滑动

C．两物体从受力开始就有相对运动D．两物体始终没有相对运动解析

首先了解各物体的运动情况，B

运动是因为

A

对它有静摩擦力，但由于静摩擦力存在最大值，所以

B的加速度存在最大值，可以求出此加速度下拉力的大小；如果拉力再增大，则物体间就会发生相对滑动，所以这里存在一个临界点，就是

A、B间静摩擦力达到最大值时拉力

F

的大小，以

A

为研究对象进行受力分析，A

受水平向右的拉力，水平向左的静摩擦力，则有

F－Ff＝mAa，再以

B为研究对象，B

受水平向右的静摩擦力

Ff＝mBa，当

Ff

为最大静摩擦力时，解得a＝

Ff

＝μmAgmB

mB＝

212

m/s2＝6

m/s2，F＝48

N，由此可以看